超高壓輸電線路斷相測距工程計算新方法

王亞強，張惠山，徐紅元

(國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050071)

超高壓輸電線路斷相測距工程計算新方法

王亞強，張惠山，徐紅元

(國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050071)

針對超高壓線路斷相時，故障突變量原理的線路保護及故障錄波器無法實現(xiàn)故障測距的現(xiàn)狀，提出了一種基于線路集總參數(shù)模型的斷相故障測距工程計算新方法，介紹了該計算方法的原理，分析了該計算方法的可行性，并通過算例驗證了該方法的有效性。

超高壓輸電線路；斷相故障；故障測距

1 概述

河北南網(wǎng)500 kV保北站與山西神頭電廠聯(lián)絡(luò)線500 kV神保I線發(fā)生U相斷線故障，線路兩側(cè)斷路器跳閘。保北站手合試送電后約3 s，線路再次跳閘。該線全長273 km，兩端均裝設(shè)并聯(lián)電抗器，線路保護及故障錄波器測距結(jié)果如表1。

表1 保護及錄波器測距結(jié)果

項目RCS931AMRCS902ASZH2測距結(jié)果0km273km無測距結(jié)果

由表1測距結(jié)果可知，線路斷相情況下，保護及錄波器測距均失效。

為快速定位斷相點，提出了一種基于線路集總參數(shù)模型的故障測距工程計算方法。

保北站手合試送電時線路示意見如圖1，設(shè)保北站為M端，對側(cè)為N端。

M端手合試送電時，M、N端保護裝置及錄波器錄得數(shù)據(jù)見表2。

圖1 線路示意

表2 M、N端電氣量數(shù)據(jù)

UMUUMVUMW294∠-0.260295∠-121.490295∠118.310IMUIMVIMW83∠92.06055∠-29.71053∠-145.760IGKMUIGKMVIGKMW147∠-88.740145∠151.850147∠30.950/IGKNVIGKNW/146∠148.60147∠29.530

分析表2數(shù)據(jù)可得到以下結(jié)論：

a. 三相電氣量數(shù)據(jù)基本為正序；

b.IMU、IMV、IMW為容性電流；IGKMU、IGKMV、IGKNV、IGKNW、 為感性電流；

c. 對應(yīng)相的容性電流與感性電流角度差接近或等于180°。

2 測距計算新方法

考慮超高壓輸電線路已循環(huán)換位，三相參數(shù)對稱，以下采用集總參數(shù)T型等值電路對U、V相進行分析(見圖2、圖3)，并忽略其導(dǎo)納影響[1]。設(shè)斷相點距M端占比線路全長為x。

圖2 U相T型等值電路

圖3 V相T型等值電路

根據(jù)圖2、圖3及表2數(shù)據(jù)， U、V相向量圖見圖4。

圖4 U、V相向量示意

可以得到：

ICU=IMUL=IMU-IGKMU

(1)

IMVL=IMV-IGKMV

(2)

ICV=IMVL-IGKNV

(3)

由式(2)、(3)可知：

ICV=IMV-IGKMV-IGKNV

(4)

考慮線路空載時流過線路兩端的電流均為電容性電流，同時為簡化計算，忽略線路阻抗的影響，見圖5、圖6。

圖5 U相簡化T型等值電路

圖6 V相簡化T型等值電路

由圖5、圖6可知：

ICU=xUMUXW∠90°

(5)

ICV=xUMVXW∠90°

(6)

由式(1)、(4)、(5)、(6)，并代入表2中數(shù)據(jù)，可得：

x=(UMVICU)/(UMUICV)=0.66

則斷相點距N端計算距離為：

373 km×(1-0.66)=92.82 km

根據(jù)該測算距離，巡線人員檢查斷相點位于距N端第180、第181基塔之間。工程實際每基塔間相距約500 m，故實際斷相點距N端距離約為90 km。該距離與理論測算距離92.82 km絕對誤差為2.82 km，滿足實際工程需要。

3 算例驗證

為進一步驗證該算法的正確性，選取河北南網(wǎng)500 kV北集一線空充投運時的數(shù)據(jù)進行分析(北集一線兩端均無高抗),線路全長為71 km。

線路投運時由500 kV石北站向辛集站進行空充試驗(即辛集站開關(guān)在斷位，此時可理解為斷相點位于辛集站內(nèi))，記錄M(石北站)相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。

表3 斷相點M(石北站)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

UMUUMVUMW298∠00299∠-120.10298∠1200IMUIMVIMW91.4∠88.7091.1∠-33.5091.7∠-151.40

設(shè)斷相點距M(石北站)的距離占比線路全長為X。

由上述式(1)、(3)可知：

ICU=UMUICV=UMV

X=(IMVICU)/(UMUICV)=1.006

則斷相點距M(石北站)的距離為北集一線線路全長，即位于辛集站內(nèi)，理論計算與實際情況相符。

4 結(jié)束語

基于超高壓輸電線路斷相時線路兩端的電氣量，提出了一種斷相情況下故障測距的工程計算方法，有效彌補了保護裝置及錄波器測距失效問題，對斷相點的快速定位具有重要作用。該方法不僅適用于線路兩端均裝設(shè)并聯(lián)電抗器情況，理論計算同樣對一端裝設(shè)或無并聯(lián)電抗器的超高壓輸電線路斷相情況下的故障測距有效。

本文責(zé)任編輯：楊秀敏

New Algorithm For Engineering Fault Location of EHV Transmission Line Open Conductor Faults

Wang Yaqiang,Zhang Huishan,Xu Hongyuan

(Hebei Electric Power Maintenance Company,Shijiazhuang,050071,China)

While EHV transmission line occurs the open conductor fault,the line protections and fault recorders based on fault component data can't locate the fault point.A new algorithm for engineering fault location is suggested based on the lumped parameter model.In this thesis,the principle of the algorithm is introduced and the feasibility is analyzed. the validity of this algorithm is proved by an example.

EHV transmission line;open conductor faults;fault location

TM726.1

：B

：1001-9898(2017)04-0014-02

2017-03-05

王亞強(1978-)，男，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護管理及運行維護工作。